组合动力装置用变几何涡轮转速与安装角匹配研究

蒋海明，徐亮，张宜奎，钟易成

(1. 航空工业南京机电液压工程研究中心 航空机电系统综合航空科技重点实验室，江苏 南京 211102；2. 南京航空航天大学 能源与动力学院, 江苏 南京 210016)

0 引言

飞机第二动力系统是独立于发动机，为飞机机载设备生成、变换和传送操作动力，并能起动发动机的重要飞机功能系统[1-2]。飞机第二动力系统在20世纪60年代开始被引入飞机系统，单纯地作为发动机起动系统，在地面和空中起动主发动机。第二动力系统发展到第2代，主要是由独立的辅助动力装置(APU)和应急动力装置(EPU)为飞机提供辅助和应急功率。随着多电技术发展和组合动力技术的日趋成熟，第3代第二动力系统采用组合动力装置IPU将APU与EPU进行融合与集成，共用一套涡轮系统，结构得到简化，质量明显降低。但APU工作模式和EPU工作模式的进口气动参数差别较大，为了满足两个工作状态要求，需要将IPU涡轮设计成变几何涡轮[3-5]。

国外对变几何涡轮的研究起步较早，早在20世纪60年代，西方国家就开始了有关可调导叶涡轮的研究。1969年，MOFFITT T P等[6]在NASA的研究中心对一个单级轴流可调导叶涡轮进行研究，结果发现导叶无论是打开还是关闭均会导致涡轮效率下降。1971年，罗尔斯-罗伊斯公司对各种变几何方法进行大量的试验研究，结果证明改变导叶安装角在变几何涡轮方面具有优越性，此后可调导叶方案被广泛应用于变几何涡轮设计中。通过跟踪国外变几何涡轮技术的发展，国内对变几何涡轮的研究也有了一定的进展。……